專利名稱：生產(chǎn)金屬間化合物鑄件的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)例如鈦鋁互化物鑄件這樣的金屬間化合物鑄件的方法和裝置，鑄件的生產(chǎn)量大，成本低，并且沒有因金屬間化合物熔體與容器材料之間發(fā)生反應(yīng)而造成的有害雜質(zhì)污染。
含有一種高重量百分比活性金屬(如鈦)的許多合金會(huì)與空氣和大多數(shù)通常采用的坩堝耐火材料反應(yīng)到這樣的程度，即合金被污染到令人不能接受的程度。結(jié)果，人們通常是在水冷卻的金屬(例如銅)坩堝中利用電弧或電感應(yīng)發(fā)熱來加熱合金料，從而熔化這些合金。
美國(guó)專利NO.4738713代表了這種熔化技術(shù)。該專利的熔化方法在利用電能方面效率非常低。而且應(yīng)用該方法的經(jīng)驗(yàn)表面，能夠達(dá)到的熔體過熱度是有限的，并且對(duì)坩堝壽命有影響。但是，相對(duì)于要求所希望的合金具有專門準(zhǔn)備好的熔煉電極的自耗電弧熔化技術(shù)而言，這種方法能夠使用成本較低的熔化材料，因此該方法仍在使用。
采用水冷銅坩堝的電弧熔化技術(shù)(例如參見美國(guó)專利NO.2564337)可以在熔化活性合金中提供較高的過熱度。但是，由于在坩堝出現(xiàn)故障時(shí)冷卻水與熔融活性合金可能發(fā)生接觸，形成氫氣而存在爆炸的潛在可能性，因此這種電弧熔化技術(shù)以及感應(yīng)熔化技術(shù)是很危險(xiǎn)的。電弧熔化技術(shù)和感應(yīng)熔化技術(shù)都是在遠(yuǎn)距離方式下使用的，例如從具有防爆壁的專門建造的建筑物中的安全壁后面進(jìn)行控制。結(jié)果，由于很難實(shí)現(xiàn)良好的過程控制，操作這種冷壁金屬坩堝或爐的費(fèi)用很高。
采用現(xiàn)有技術(shù)的一些工作者用氧化鈣坩堝熔化和鑄造活性合金，如鈦合金。但是，合金熔體受到氧的污染很迅速，有些合金含有鋁，從而產(chǎn)生了過量的氧化鋁蒸汽，其數(shù)量能污染真空系統(tǒng)和那些與鑄造裝置相關(guān)聯(lián)的腔室，以致于妨礙了傳統(tǒng)的鑄造裝置的實(shí)際操作。
采用現(xiàn)有技術(shù)的另一些工作者則在用石墨作內(nèi)襯的坩堝中快速熔化鈦合金(參見美國(guó)專利NO.3484840)，以避免熔體受到有害雜質(zhì)污染。該已授予專利的方法不能精確控制熔體溫度，如果加熱周期太長(zhǎng)，就可能產(chǎn)生過量的熔體污染物。此外，控制熔體從坩堝底部出來的流量是很難的，因?yàn)闉榇四康牟扇〉氖侨刍釄宓撞康囊粋€(gè)金屬盤中央部分的辦法。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，熔體流出孔的大小隨熔化速度配料直徑和盤的大小的不同而改變，使得對(duì)熔體流量的控制很困難。
金屬間合金，如尤其是TiAl，近幾年在航空航天和汽車工業(yè)中的應(yīng)用得到極大的重視，這種合金應(yīng)用于那些極其需要它的耐高溫高強(qiáng)度和重量較輕等特性的領(lǐng)域。但是這種合金包含的組份中大部分是鈦(例如所謂的伽馬TiAl包括重量百分比為66%的鈦，其余的主要是鋁)，這使得熔化和鑄造中很難不受到污染，并且成本很高。為了能在諸如汽車排氣閥這樣的零部件領(lǐng)域中得到應(yīng)用，金屬間合金必須要在高產(chǎn)量低成本的條件下沒有有害雜質(zhì)污染地進(jìn)行熔化和鑄造。
本發(fā)明的目的之一是提供一種有助于(但不限制于此)在高產(chǎn)量、低成本且沒有有害雜質(zhì)的污染的方式下生產(chǎn)金屬間化合物鑄件的方法和裝置，尤其適合于汽車、航空航天和其它工業(yè)的要求。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)金屬間化合物鑄件的方法和裝置，它使用了一種耐火材料制的熔化坩堝和一種熔融和固態(tài)熔料的混合物，并避免了由于熔體與熔化坩堝發(fā)生反應(yīng)而使熔體受到有害雜質(zhì)的污染。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種以低成本的方式生產(chǎn)金屬間化合物鑄件的方法和裝置，它采用較低成本的熔料，用這種材料時(shí)減少了為生產(chǎn)出準(zhǔn)備注入鑄型中的熔體所需的能量。
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)金屬間化合物鑄件(例如鋁與鈦、鎳、鐵等之間的金屬互化物鑄件)的方法和裝置，其中，包含有一種固態(tài)的第一金屬配料被置于一個(gè)熔化坩堝中，而包含有與第一種金屬進(jìn)行放熱反應(yīng)的第二種金屬的配料則在另一個(gè)熔鍋中進(jìn)行熔化。包含了第二種金屬的熔融配料被引入到裝有第一種金屬配料的熔化坩堝中，使之與第一金屬接觸。另一做法是將固態(tài)形式的第二種金屬配料放置到熔化坩堝中而與另一配料相接觸。包含了第一和第二金屬的配料在熔化坩堝中被迅速加熱(例如通過感應(yīng)加熱法)，使它們進(jìn)行放熱反應(yīng)并形成被加熱到可澆鑄溫度的熔體，借助重力或反重力澆鑄法(例如美國(guó)專利NO.5042561中所示)將熔體澆注到鑄型中。第一和第二金屬之間的放熱反應(yīng)釋放出了大量的熱量(即金屬間化合物具有高的生成熱)，該反應(yīng)熱縮短了為獲得準(zhǔn)備注入鑄型的熔體而需要的時(shí)間。特別地，第一和第二金屬間的放熱反應(yīng)實(shí)際上減少了金屬間化合物熔體在熔化坩堝中的停留時(shí)間。該停留時(shí)間的縮短反過來又減少了由于熔體與熔化坩堝材料發(fā)生反應(yīng)而使熔體遭受到的潛在污染。在該方法中，最好采用諸如真空、惰性氣體或基本上為非活性的氣氛等手段或機(jī)構(gòu)，以便按要求防止熔體和鑄件與空氣發(fā)生有害反應(yīng)。
此外，為加熱和熔化坩堝中的金屬所需要的能量大大地減少。低成本形式的第一和第二金屬可以用于本發(fā)明。結(jié)果減少了總的鑄造成本。本發(fā)明的方法和裝置可以用來生產(chǎn)汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)和其它工業(yè)上所需要的大量的低成本無雜質(zhì)污染的金屬間化合物鑄件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一金屬配料選自于鈦、鎳、鐵或其它要求的金屬中的一種。熔融或固態(tài)的第二金屬配料是鋁、硅或其它要求的金屬。第一金屬配料在熔融的第二金屬引入熔化坩堝之前最好先預(yù)熱。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，通過打破或破碎熔化坩堝底部的一個(gè)易碎隔離件使鑄模與熔化坩堝相通，而使熔體借助重力注入一個(gè)置于熔化坩堝下面的鑄型中。熔體溫度(例如熔體過熱度)可以通過恰當(dāng)?shù)卮_定打破隔離件將熔體注入到下面的鑄型中的時(shí)刻來精確地控制。隔離件可以用熔化坩堝中的一個(gè)活動(dòng)的捅口桿來擊破，或者也可以在隔離件兩側(cè)建立一個(gè)適當(dāng)?shù)牧黧w壓力差，例如相對(duì)于熔化坩堝外的氣體壓力來提高熔化坩堝內(nèi)熔體上的氣體壓力，由此壓差擊破隔離件。
在本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例中，熔體是通過一個(gè)設(shè)置在熔體和鑄型之間的澆注管(例如參見美國(guó)專利NO.5042561)由反重力澆注到置于熔化坩堝上方的鑄型中。進(jìn)行反重力澆注后，打破熔化坩堝底部的一個(gè)易碎隔離件，可將熔化坩堝中未用完的剩余熔體排出。當(dāng)隔離件被打破后，熔化坩堝即與一個(gè)位于下面的激冷鑄型相通，用于在該激冷鑄型中收集和凝固未用完的熔體。這種結(jié)構(gòu)布置縮短了為移出未用的及排出的熔體以及組裝用于進(jìn)一步鑄造的新熔化坩堝和鑄型所需要的時(shí)間。
在本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例中，鑄型是一個(gè)薄壁熔模，該熔模在將熔體按重力或反重力法澆注到其內(nèi)期間被置與一種耐火顆粒材料(例如陶瓷材料)中。熔化坩堝也可用一種類似的耐火顆粒材料包圍住。顆粒材料(或其它非反應(yīng)的限制材料或裝置)將任何可能從熔化坩堝或鑄型泄漏出來的熔體封閉起來。
在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，按下述步驟生產(chǎn)出多個(gè)鈦鋁互化物鑄件將固態(tài)鈦配料放入一個(gè)內(nèi)襯有耐火材料(如石墨)的熔化坩堝中，將配料預(yù)熱到低于鈦的液相線溫度的高的溫度，在另一坩堝中將鋁熔化，并將熔化的鋁注入有內(nèi)襯的坩堝中，使鋁與鈦料相接觸。加熱坩堝中的鋁和鈦，使它們進(jìn)行放熱反應(yīng)并形成一種金屬間熔體，該熔體在重力或反重力下澆注到一個(gè)具有多個(gè)型腔的熔模中。鈦和鋁之間的放熱反應(yīng)縮短了熔體在坩堝中的停留時(shí)間，從而減少了由于熔體與熔化坩堝之間的反應(yīng)而使熔體受到的雜質(zhì)污染，而且也減少了為生產(chǎn)出準(zhǔn)備鑄造的熔體所需要的能量。鈦金屬和鋁可以是成本較低的廢金屬。
從以下的詳細(xì)描述和附圖中將會(huì)明顯地看到本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述裝置的側(cè)剖示意圖，該裝置用于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)重力鑄造方法實(shí)施例;
圖2是類似于圖1的一個(gè)視圖，但其中用捅口桿取代圖1中的漏斗形注管;
圖3是類似于圖1中裝置的一個(gè)裝置視圖，展示了捅破熔化坩堝底部隔板的另一種裝置(氣體壓差機(jī)構(gòu))，在圖3中與圖1相同的特征用相同的標(biāo)號(hào)表示;
圖4是按照本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所述裝置的側(cè)剖示意圖，該裝置用于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)反重力鑄造方法實(shí)施例;
圖5是類似于圖4的一個(gè)視圖，但澆注管浸入到熔體中。
參見圖1，它示出了一個(gè)按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述的、用于制造金屬間化合物鑄件的裝置。該裝置包含一個(gè)鑄型部分10和一個(gè)固定的熔化部分12，前者設(shè)置在后者的下面，用于重力鑄造一種金屬間熔體。雖然出于說明的目的，下面是就鑄造一種TiAl熔體對(duì)該裝置進(jìn)行描述的，但本發(fā)明不局限與此，而是能夠用于制造其它金屬間合金的鑄件，包括(但不局限于此)Ti3Al，TiAl3，NiAl以及其它所希望的鋁的金屬互化物和硅化物，其中金屬間合金包括按照下面所述方式進(jìn)行放熱反應(yīng)的第一金屬和第二金屬。金屬間合金除了第一和第二金屬外還可含有多種合金元素。例如可以鑄造與Mn(錳)、Nb(鈮)和/或其它合金元素熔合的TiAl(鈦鋁合金)。
鑄型部分10包含一個(gè)具有腔室20a的鋼模箱20，其中，一個(gè)具有許多型腔24的熔模鑄型22被置于一種低反應(yīng)性的顆粒材料26中。如圖所示，腔室20a的下部是一個(gè)圓柱形區(qū)域，上部是一個(gè)錐形區(qū)域。鑄型22包含一個(gè)經(jīng)橫向內(nèi)澆口31與型腔24相連的直澆道28。
上部延伸部分或區(qū)域29與鑄型22構(gòu)成一體，提供了一個(gè)圓柱形的熔化坩堝支撐環(huán)30和一個(gè)位于中央的圓柱形的熔體接納室32，該室32使鑄型澆道28與熔化坩堝54連通。
熔模鑄型22和成一體的延伸部分29是按照眾所周知的失蠟鑄造法形成的，在該方法中，用耐火的顆粒漿料和灰砂重復(fù)地包封住一個(gè)蠟?zāi)；蚱渌扇凼У哪Ｐ?，以便在模型周圍形成一個(gè)所要求的鑄型壁厚。然后通過熔化或其它技術(shù)手段將模型除掉，而留下鑄型。之后在高溫下對(duì)該鑄型進(jìn)行特有的燒制，使之具有進(jìn)行澆鑄所要求的強(qiáng)度。
為了鑄造上述TiAl金屬間合金，熔模鑄型22包含氧化鋯或氧化釔的內(nèi)層和形成鑄型本體的由氧化鋯或氧化鋁構(gòu)成的外填背層(例如參見U.S4740246)。所采取的鑄型總壁厚范圍可為0.1至0.3英寸。選擇的內(nèi)面層至多與澆鑄其中的TiAl熔體只有很少的反應(yīng)，使得熔體在鑄型22中凝固期間所受到的雜質(zhì)污染最少。為鑄造TiAl而優(yōu)選的鑄型內(nèi)面層采用一種漿料，它包括醋酸鋯液體和氧化鋯粉，進(jìn)行干燥并涂上熔融氧化鋁(粒度為80)。采用了一層內(nèi)面層。和該內(nèi)層一起采用的優(yōu)選填背層是一種漿料，它包括硅酸乙酯液體和片狀氧化鋁，進(jìn)行干燥并涂上熔融氧化鋁(粒度36)。用于除TiAl之外的熔體的合適鑄型面層可以很容易地確定出來。
相對(duì)于熔化并注入鑄型22中的特定熔體，選用的顆粒材料26要具有低的反應(yīng)性，以便在熔體從鑄型22中發(fā)生任何泄漏時(shí)，都能將熔體以沒有反應(yīng)的無害方式限制在該材料26中。對(duì)于TiAl熔體而言，所用的顆粒材料26包括粒度為-100至+200粒度的氧化鋯顆粒。
鑄型箱20有一個(gè)通口36，它經(jīng)一個(gè)常規(guī)的開/關(guān)閥38與氬氣源或其它惰性氣體源40相連。通口36上裝有多孔板篩41，且所選取的板篩41使顆粒材料26不能通過，從而將它們封閉在箱20中。正如下面要描述的那樣，閥38在鑄造過程中被啟動(dòng)，使氬氣進(jìn)入箱20內(nèi)包圍鑄型。
鑄型箱20通過其下面的升降機(jī)21(示意示出)可以相對(duì)于熔化部分12移動(dòng)。鑄型箱20在大約其上端處有一個(gè)徑向延伸的周邊凸肩或凸緣42，用于在鑄造過程中與熔化部分12相接合。
特別地，熔化部分12包含一個(gè)金屬(例如鋼)熔化外殼50，構(gòu)成一個(gè)圍繞耐火熔化坩堝54的熔化室52。熔化外殼50有一個(gè)側(cè)壁56和一個(gè)可拆卸的頂蓋58，該頂蓋經(jīng)密封墊60與側(cè)壁密封相連。
側(cè)壁56有一個(gè)徑向延伸的周邊凸肩或凸緣62，在鑄造過程中通過啟動(dòng)升降機(jī)21使鑄型箱凸肩或凸緣42頂住該凸肩或凸緣62而密封地接合。凸肩42，62之間放置了一個(gè)氣密墊63。
側(cè)壁56也有一個(gè)密封的入口66，用于使來自電源(未示出)的供電接頭68A和68B通過，并與設(shè)置在熔化坩堝54周圍的室52中的感應(yīng)線圈68相接。側(cè)壁56也有一個(gè)通口70，它經(jīng)管道72和閥74與氬氣源76或其它惰性氣體源和真空源(例如真空泵)78交替地相連通。
可拆卸頂蓋58有一個(gè)可密封的通口80，通過該通口，金屬間熔體的一個(gè)熔融金屬組成部分經(jīng)一個(gè)暫時(shí)插在通口80中的耐火(例如粘土粘結(jié)的富鋁紅柱石)漏斗形注管81引入熔化坩堝54中。通口80中還可以按照?qǐng)D2中所示的那樣密封地裝入一個(gè)捅口桿82，用于按照將要描述的方式釋放熔化坩堝54中的熔體。
側(cè)壁56有一個(gè)固定在一個(gè)環(huán)形內(nèi)凸肩84b上的環(huán)形外凸肩或凸緣84a，內(nèi)凸肩84b上沿周向設(shè)置了用于支承感應(yīng)線圈68的線圈支柱86(典型地有4個(gè)支柱)。凸緣84a，84b由螺母/螺栓固定件84c固定，從而可以采用不同的凸緣84b與不同尺寸的熔化坩堝/感應(yīng)線圈相配。
顆粒材料26在線圈68和熔化坩堝54之間向上延伸，以便封閉住任何可能泄漏的熔體，或者從位于低反應(yīng)性的顆粒中的熔化坩堝54中泄漏。
如圖1所示，環(huán)30頂上支承并固定(例如用硅酸鉀陶瓷粘合劑)了一個(gè)圓柱形管狀陶瓷殼90。如圖所示，環(huán)30上有一個(gè)通過重力保持在其位置上的易碎耐火隔板92，該隔板92大約位于熔化坩堝54的底部。隔板92上有環(huán)形槽口92a，可使隔板很容易地打破，從而將熔體從熔化坩堝54注入到鑄型22中。
陶瓷殼90也是按照上述失蠟鑄造法，用與鑄型22采用的相同陶瓷材料和相同壁厚而制成的。制作隔板92的材料和厚度也與鑄型22和殼90相同。
熔化坩堝54由環(huán)30，殼90和隔板92構(gòu)成。當(dāng)環(huán)30，殼90和隔板92組裝起來構(gòu)成熔化坩堝54后，熔化坩堝54中將設(shè)置可從Polycarbon公司購(gòu)買到的GRAFOIL牌的石墨片或石墨布材內(nèi)襯94。內(nèi)襯厚度典型值為0.010英寸。內(nèi)襯94應(yīng)在熔體停留于熔化坩堝54中的這段很短的時(shí)間中與熔體沒有反應(yīng)。內(nèi)襯上可涂上氧化釔，以減少熔體的滲碳量?？梢匀菅bTiAl熔體的其它內(nèi)襯材料包括(但不局限于此)氧化釔和氧化釷。適合于除TiAl熔體之外的熔體的內(nèi)襯材料可以按照要求來選擇，以使它們?cè)谌垠w停留在熔化坩堝54中這段時(shí)間內(nèi)一般不與熔體發(fā)生反應(yīng)。
熔化坩堝54的上開端用一個(gè)由纖維狀氧化鋁材料制成的封閉板100部分地封閉。該板100有個(gè)中央開口102，通過該開口可以將金屬間熔體的熔化金屬組成部分引入熔化坩堝中。該開口還可裝入上述捅口桿82(如果使用該桿的話)。
在按照本發(fā)明的一個(gè)方法實(shí)施例所述的應(yīng)用中，鑄型22被封罩在箱20中的顆粒材料26(例如氧化鋯顆粒)中。襯有GR-AFOIL的殼90裝上隔板92后一起被置于環(huán)30上。
固態(tài)非合金的鈦金屬(金屬間合金的第一金屬)配料C1裝入熔化坩堝54中，板100放置在殼90上面。鈦金屬配料可以包括鈦碎片，團(tuán)塊或其它形狀。
熔體中要包含的合金元素可以以合金元素顆粒分散在鈦配料C1中，以使合金元素能迅速地溶解于熔體中。
鈦碎片的最大尺寸典型值為1英寸×1英寸×1/16英寸，是從Chemalloy公司獲得的。團(tuán)塊由尺寸約為1英寸×1英寸×3英寸的海綿鈦制成。鈦配料C1所增加的數(shù)量使其在金屬間化合物鑄件中具有所要求的鈦重量百分比。配料C1一般用于手工加入。
加有配料的裝配件由設(shè)置在箱20下面的升降機(jī)21(例如一種液壓升降機(jī)構(gòu))向上升起，將熔化坩堝54放置在固定的熔化外殼50中的感應(yīng)線圈68內(nèi)。熔化外殼50的頂蓋58此時(shí)還未裝上或離該處較遠(yuǎn)。
然后通過打開的外殼50在熔化坩堝54和線圈68之間的環(huán)形空間填充顆粒材料26(氧化鋯顆粒)，使該材料26圍繞熔化坩堝54填至圖1中所示的高度。然后將頂蓋58密封地放置在側(cè)壁56的密封墊上，為開始進(jìn)行熔化/鑄造操作做準(zhǔn)備。
在鑄造開始時(shí)，熔化室52先被抽空到小于0.1乇(100微米)的真空度，然后經(jīng)通口70再充入氬氣，直到稍大于大氣壓力(大于5乇，通常為5-80乇)。然后由感應(yīng)線圈68對(duì)鈦金屬的固態(tài)配料C1(熔化材料)如果需要的話，預(yù)熱到300°F-1500°F(即低于鈦的液相溫度)。
同時(shí)，鋁配料C2(熔化材料)在鑄造裝置外的坩堝110中被熔化，提供金屬間合金的第二金屬組成部分。特別是，將廢鋁或其它非合金的(或與所占百分比很少的合金元素合金了的)鋁料用通常的燃燒氣的熔化器在空氣環(huán)境下在由粘土/石墨耐火材料構(gòu)成的熔化坩堝110中熔化。熔融鋁配料C2在坩堝110中加熱到約1300°F，過熱度為80°F。熔融鋁通過暫時(shí)裝在通道80(它對(duì)著此端部是開著的)中的耐火漏斗形注管81注入熔化坩堝54中。加入熔化坩堝54的熔融鋁數(shù)量對(duì)應(yīng)于金屬間合金中所要求的鋁的重量百分比。拆下漏斗形注管，然后將捅口桿82密封地插入通口80中，保持在上面的位置處并與熔化坩堝板的開口102對(duì)準(zhǔn)。漏斗形注管拆下后捅口桿82被密封置于通口80中的情況如圖2所示。
然后經(jīng)通口70將熔化室52抽真空到約100微米水銀柱的壓強(qiáng)或更低。對(duì)室52抽真空也使鑄型箱20和其內(nèi)部部件達(dá)到同樣水平的真空度。捅口桿82由一個(gè)嚙合在桿82上的并與頂蓋58的頂部密封件83接合的翼形螺栓卡131保持在圖2所示的位置上。
一旦達(dá)到室52中所要求的真空程度(例如60秒)，就給感應(yīng)線圈68供能到一個(gè)加熱/熔化固態(tài)鈦配料C1和熔融鋁配料C2，并使它們?cè)谌刍釄?4中進(jìn)行反應(yīng)的功率水平。鈦和鋁料在坩堝54中進(jìn)行放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，加速熔化過程，縮短為獲得一種準(zhǔn)備澆注到鑄型22中的金屬間熔體M所需要的時(shí)間，而且這也取代了需要由感應(yīng)線圈68供給的電能。一般地，功率為200至240KW，使用1.25至2.00分鐘即可生產(chǎn)40至50磅的TiAl熔體。功率和時(shí)間可以改變和控制，以便在短時(shí)間內(nèi)獲得所要求的過熱度。其它功率水平和時(shí)間可以用來制造其它金屬間合金的熔體。
在坩堝54中生產(chǎn)的準(zhǔn)備澆注到鑄型22中的TiAl熔體所需要的時(shí)間是相當(dāng)短的，一般通電時(shí)間不超過2分鐘。這樣，熔體在坩堝54中的停留時(shí)間足夠短，從而熔體和坩堝的耐火內(nèi)襯不會(huì)發(fā)生任何有害的反應(yīng)。這樣生產(chǎn)的熔體對(duì)鑄件組織是有益的。具體地說，所獲得的熔體中碳含量小于0.04重量百分比，氧含量小于0.18重量百分比。
一旦熔體達(dá)到所要求的澆注(過熱)溫度(例如只在1.25分鐘后)，就向下移動(dòng)捅口桿82，擊破易碎的隔板92和內(nèi)襯94，將熔體澆注到鑄型22中。這樣釋放出的熔體靠重力流入中央室32和向下沿直澆道28經(jīng)橫向澆口31流入型腔24。由此，通過控制擊破隔板使熔體釋放后流入鑄型22的時(shí)刻，熔體澆注到鑄型22中的操作可得到精確的控制。被捅破了的隔板92由在中央室32中沿周向間隔設(shè)置的三個(gè)氧化鋯桿120(只示出2根)截住，從而保持熔體流道開啟。
通過人工釋放開翼螺栓卡131而釋放捅口桿82，作用在外桿端82a上的大氣壓則推動(dòng)桿82朝著熔化坩堝移動(dòng)并穿過熔體，從而使內(nèi)桿端82b擊破隔板92和內(nèi)襯94。
為了不用捅口桿82來捅破隔板92，可以在隔板兩側(cè)建立一個(gè)壓差來達(dá)到相同的目的。例如，可以在坩堝54上開端放置一個(gè)合適的氬氣壓力供給管道121和蓋帽122(見圖3)將氬氣從例如一個(gè)普通的氬氣源129經(jīng)閥133引入熔化坩堝54內(nèi)部，從而對(duì)熔化坩堝54內(nèi)部加壓。熔化坩堝54的內(nèi)部可以相對(duì)于箱20加壓，以便在隔板92兩側(cè)建立一個(gè)足夠大的氣壓差，當(dāng)熔體達(dá)到所要求的澆注溫度時(shí)，由該氣壓差使隔板破開，由此釋放熔體，使之從坩堝54流入鑄型22中。
在圖3中，Al熔體通過打開的閥141從坩堝110引入。熔體通過一個(gè)與開啟閥141相連通的漏斗形注管(未示出)注入，流過管道121而進(jìn)入熔化坩堝54。
如上面提及的，選取的鑄型材料要使熔體在鑄型22中凝固時(shí)熔體與鑄型之間的反應(yīng)達(dá)到最小程度。這也有助于生產(chǎn)沒有有害雜質(zhì)污染的TiAl鑄件。
當(dāng)按上述方式將熔體澆注到鑄型22中后，箱20和室52中再充入氬氣，達(dá)到大氣壓力。裝有熔體的鑄型22就浸沒在氬氣氣氛中，熔體在鑄型22中冷卻和凝固時(shí)可有效地防止鑄件被氧化。一旦箱20和室52中充滿氬氣，可以降下升降機(jī)21使鑄型部分(通過通道36充滿氬氣)與熔化部分12分開。箱20，充滿了熔體的鑄型22和熔化坩堝54由此從熔化部分12移走(即從熔化室52上移走)，從而可以將一個(gè)新的鑄型箱20，鑄型22和裝滿了新的鈦料的熔化坩堝54按上述方法放入熔化室52中，以便重復(fù)上述周期。類似地，在坩堝110中形成新的熔融鋁料C2。
參見圖4，它示出了按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例所述的、用反重力鑄造法制造金屬間化合物鑄件的裝置。更具體地說，該裝置包括一個(gè)鑄型部分210和一個(gè)熔化部分212，并且鑄型部分置于熔化部分上方，用反重力澆注金屬間熔體。借助于前述美國(guó)專利NO.5042561中所述的一種液壓傳動(dòng)臂(此處未示出)可使鑄型箱220相對(duì)于熔化部分12移動(dòng)。
鑄型部分210包含一個(gè)具有一個(gè)圓柱形腔室220a的鋼制鑄型箱220，在腔室220a中，一個(gè)具有許多型腔224的熔模鑄型222被置于一種低反應(yīng)性的顆粒材料中。鑄型222支承在一個(gè)長(zhǎng)的耐火材料(例如碳)制的澆注管223上，該管從此處懸掛在箱220外。注入管223與鑄型222底部相連并密封地從箱220中的底部開口伸出(例如在美國(guó)專利NO.5042561所示的那樣)。鑄型直澆道228與澆注管223相通，并經(jīng)橫向澆口231與型腔224相通。熔模鑄型222是按上述失蠟鑄造法形成的。
鑄型箱220有一個(gè)可打開和關(guān)閉的蓋子225，該蓋子經(jīng)鉸鏈225a與箱相連接。蓋子225上裝有一個(gè)經(jīng)通氣孔221與環(huán)境大氣相通的橡膠墊片229。
鑄型222埋置在顆粒材料226中，所選擇的顆粒材料226相對(duì)于將要熔化和注入鑄型222的特定的熔體具有低的反應(yīng)性，因此當(dāng)鑄型222發(fā)生任何熔體泄漏時(shí)，熔體都會(huì)以一種不發(fā)生有害反應(yīng)的方式而被限制在材料226中。適合于TiAl熔體的顆粒物已在上面描述過。當(dāng)箱220中抽成一定的相對(duì)真空后，橡膠墊229就將鑄型222周圍的顆粒材料226壓緊，在鑄造期間支承鑄型。
鑄型箱220有一個(gè)周向延伸的室236，該室經(jīng)一個(gè)普通的開/關(guān)閥238與一個(gè)真空源240(例如一個(gè)真空泵)相連通。室236上裝有一個(gè)多孔板篩240，使顆粒材料226不能通過，從而將它們限制在箱220內(nèi)。鑄型箱220還有一個(gè)入口管道237，用于將來自一個(gè)合適氬氣源247的氬氣從一個(gè)恰當(dāng)隔開的分配管道243引到箱220中。
熔化部分212包含一個(gè)金屬(例如鋼)制的熔化外殼250，該殼在耐火熔化坩堝254周圍形成一個(gè)熔化室252。熔化外殼250有一個(gè)側(cè)壁256和一個(gè)經(jīng)密封墊260與側(cè)壁密封在一起的可拆卸頂蓋258。一個(gè)在前述美國(guó)專利NO.5042561中所述類型的滑動(dòng)蓋261設(shè)置在頂蓋258的一個(gè)固定蓋259上面，并且可以滑動(dòng)，以便裝入澆注管223，實(shí)施該專利中所述的目的。固定蓋259有一個(gè)安裝鑄型澆注管223的孔口259a，如圖4所示?；瑒?dòng)蓋261有一個(gè)孔口261a，當(dāng)孔口259a，261a對(duì)齊后，澆注管223可以裝入孔口261a中，從而可將熔體從坩堝254注入鑄型222中。
側(cè)壁256上有一個(gè)密封入口266，用于將電源(未示出)的供電接頭268a，268b通到設(shè)置在熔化坩堝254周圍的室252中的感應(yīng)線圈268上。側(cè)壁256還有一個(gè)通口270，它經(jīng)管道272和閥274與氬氣源(或其它惰性氣體源)276和真空源(如真空泵)278交替連通。
側(cè)壁256上有一個(gè)內(nèi)凸肩或凸緣284，其上裝有支承感應(yīng)線圈268的線圈支柱286。一種低反應(yīng)性的顆粒材料219(與材料226相同)向上延伸到線圈268和熔化坩堝254之間，用于限制任何可能從位于低反應(yīng)性的顆粒中的坩堝內(nèi)泄漏出來的熔體。
熔體坩堝254包括一個(gè)支撐并固定(例如用硅鹽鉀陶瓷粘合劑)在一個(gè)陶瓷環(huán)291上面的圓筒形陶瓷殼290，所示的環(huán)291中有一個(gè)靠重力保持到位的易碎耐火隔板292，該板大約位于由殼290，環(huán)291和隔板292構(gòu)成的熔化坩堝254的底部。隔板292有一個(gè)環(huán)形槽口292a，使得隔板在將要描述的方式下進(jìn)行鑄造操作時(shí)很容易破碎。
陶瓷外殼290和環(huán)291也是按照上述失蠟鑄造法形成的。對(duì)于鑄造TiAl來說，殼290，環(huán)291和隔板292包括上述針對(duì)圖1中實(shí)施例所描述的材料。當(dāng)殼290，環(huán)291和隔板292組裝起來，形成熔化坩堝254后，坩堝254中要襯上GRAFOIL石墨片或石墨布材內(nèi)襯294，其類型也與前述的相同。
熔化坩堝254的上開端由用纖維狀氧化鋁材料制成的封閉板300部分地封閉。板300有一個(gè)中央開口302，金屬間熔體的熔融金屬組成部分和鑄型澆注管223可以通過該開口302引入坩堝中。
熔化坩堝254的封閉下端有一個(gè)外凸肩或凸緣310，它與一個(gè)最下端的激冷鑄型箱322上的一個(gè)類似凸肩或凸緣320密封地接合。箱322包含一個(gè)放入其中的金屬(例如銅)激冷鑄型324，位于熔化坩堝254底部并使得環(huán)291密封地支承在激冷鑄型324上。顆粒材料219置于環(huán)291周圍并向下堆到激冷鑄型上(如圖所示)，并由一個(gè)套筒323圍住。箱322支撐在一個(gè)升降機(jī)221上。
在按照本發(fā)明的一個(gè)反重力鑄造法實(shí)施例的應(yīng)用中，鑄型222埋在箱220中的顆粒材料226中(例如氧化鋯顆粒)，澆注管223伸出箱220外，見圖4。
熔化坩堝254被組裝并設(shè)置在箱322中的激冷鑄型324上。用升降機(jī)221將箱322上升，使裝有配料的坩堝254在熔化室252內(nèi)的感應(yīng)線圈268內(nèi)定位，如圖4所示。然后將顆粒219經(jīng)開口302引入到熔化坩堝周圍。固態(tài)非合金的鈦塊(金屬間合金的第一種金屬)配料C2被置于熔化坩堝254中，然后將板300放置在其上面。鈦配料可以包括成本低的鈦碎片，團(tuán)塊和其它上述合適的形狀。如上所述，合金元素顆?？梢苑植嫉丶拥解伵淞螩2中。
為了開始鑄造，先將熔化室252抽真空到100微米的真空度，然后經(jīng)通口270再充入氬氣，使壓力稍大于大氣壓力(＞5乇)。然后由感應(yīng)線圈268對(duì)固態(tài)鈦配料(熔化材料)進(jìn)行預(yù)熱，如果要求的話，加熱到350-1500°F(即低于鈦的液相線溫度)。
同時(shí)在鑄造裝置外部的一個(gè)熔化坩堝(未示出，但與圖1中的坩堝110類似)中將鋁配料(熔化材料)熔化，以提供金屬間合金的第二種金屬組分。特別是，將廢鋁或其它非合金(或合金)的鋁料在包含有粘土/石墨耐火內(nèi)襯的坩堝中按照前述方式在空氣環(huán)境下熔化。熔融鋁加熱到約80°F的過熱度，然后經(jīng)通口259a，261a和302注入熔化坩堝254中。加入坩堝254中的熔融鋁數(shù)量相應(yīng)于金屬間合金中所要求的鋁所占的重量百分比。
在氬氣壓力稍大于大氣壓力的狀態(tài)下，對(duì)感應(yīng)線圈268供電，以加熱固態(tài)鈦料和熔融鋁料，使它們?cè)谯釄?54中熔化，并進(jìn)行反應(yīng)。鈦料和鋁料在熔化坩堝254中進(jìn)行放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，該熱量加速了熔化過程，縮短了為獲得準(zhǔn)備注入鑄型222中的金屬間熔體而需要的時(shí)間，同時(shí)也節(jié)省了由感應(yīng)線圈268提供的電能。采用240KW的功率來生產(chǎn)TiAl熔體(42磅)，在感應(yīng)線圈268被供電后只有1.25分鐘就能進(jìn)行澆注。一般地，范圍在200-240KW的功率水平，供電時(shí)間在1.25-2.0分鐘時(shí)，可以用來生產(chǎn)重量為40-50磅的TiAl熔體。功率和時(shí)間可以改變和控制，以便在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所要求的過熱度。
在坩堝254中生產(chǎn)出可以準(zhǔn)備注入鑄型222中的TiAl熔體M所需要的時(shí)間是相當(dāng)短的，一般是通電時(shí)間不超過約2分鐘。結(jié)果，熔體在坩堝254中的停留時(shí)間足夠短到熔體和坩堝內(nèi)耐火內(nèi)襯之間不會(huì)發(fā)生有害的反應(yīng)。這樣生產(chǎn)的熔體對(duì)鑄件的組織是有益的。
一旦熔體達(dá)到所要求的澆注溫度(過熱度)(例如只在1.25分鐘之后)，就下降箱220，使?jié)沧⒐?23通過開口259a和302插入坩堝254中的熔體M中(見圖5)。箱220是由前述液壓傳動(dòng)臂(未示出)進(jìn)行移動(dòng)的。在澆注管223浸入熔體之前或浸入熔體之時(shí)，經(jīng)室236對(duì)箱中抽真空。因此將真空施加到鑄型222上，該真空與熔化室252中的大氣壓力的氬氣壓相比較，從而在型腔224和熔化坩堝254中的熔體之間建立起一個(gè)負(fù)壓差壓，它足以將熔體向上抽吸，通過澆注管223進(jìn)入鑄型222中。
當(dāng)鑄型222中裝填了熔體，并且鑄件在型腔224中凝固后，則使箱220下降，使得澆注管223擊破隔板292和內(nèi)襯294。然后使箱220上升，將澆注管223從熔化室252中撤出。在這一運(yùn)動(dòng)中，澆注管223中的一些熔體排回到熔化坩堝中。該排回的熔體和熔化坩堝254中未用的剩余熔體則流入激冷鑄型324中并在此迅速凝固。當(dāng)激冷鑄型中的熔體冷卻到足夠的溫度(例如到1100°F)后，填充了熔體的激冷鑄型324和坩堝254則可以通過下降升降機(jī)221而從熔化室252中移走。
采用激冷鑄型324來迅速凝固排出的和來用完的熔體縮短了為進(jìn)一步澆鑄部件而建立一個(gè)新的箱322，激冷鑄型324和裝有鈦料的坩堝254所需要的時(shí)間。如果沒有激冷鑄型234，排出的/未用完的熔體就需保留在坩堝254中，并且要慢慢地冷卻到一個(gè)足夠低的溫度才能從熔化室中移走。
當(dāng)新的箱322，激冷鑄型324和裝了料的坩堝254按上述方式放置在熔化室252中后，鋁熔體可以在其它的熔化坩堝中準(zhǔn)備(參見圖1中坩堝110)，重復(fù)上述鑄造過程，以便在箱220中澆注一個(gè)新的鑄型222。結(jié)果縮短了鑄造周期。
充有熔體的鑄型222(剛從熔化室252中移出)保持在其箱220中，并經(jīng)入口237流過氬氣，這樣，熔體可以在氬氣氣氛下凝固和/或冷卻到環(huán)境狀態(tài)，如前所述，所選取的鑄型材料要能當(dāng)熔體在鑄型222中凝固時(shí)使熔體與鑄型間的反應(yīng)最小。這一點(diǎn)也有助于生產(chǎn)出沒有有害雜質(zhì)污染的TiAl鑄件。
圖4-5中所示的裝置的特征在于其鑄造周期很短。例如，在生產(chǎn)由TiAl制成的汽車排氣閥時(shí)，各有270個(gè)型腔的三個(gè)鑄型222可以用圖3中的裝置用一小時(shí)以反重力鑄造法鑄造出來。熔化坩堝中的TiAl料為54磅，當(dāng)鑄型222充滿熔體后將澆注管223撤出熔體時(shí)，有11磅熔體從澆注管223中排出。結(jié)果用圖4-5的裝置每一年可以鑄造總數(shù)為4百萬排氣閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這些閥是以低的成本鑄造的，并且沒有由于熔體與熔化坩堝和熔體與鑄型的反應(yīng)而產(chǎn)生的有害雜質(zhì)污染。
雖然出于說明的目的這里只詳細(xì)公開了本發(fā)明的一個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施例，但是人們將會(huì)認(rèn)識(shí)到所公開的裝置的變型或改造，包括部件的重新布置都屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種制造金屬間化合物鑄件的方法，包括以下步驟a)將包含第一種固態(tài)金屬的配料置于一熔化坩堝中，b)熔化包含與第一種金屬進(jìn)行放熱反應(yīng)的第二種金屬的配料，c)將包含第二種金屬的熔融配料引入上述熔化坩堝中，使之與第一種金屬接觸，d)加熱包含在熔化坩堝中接觸的第一種和第二種金屬的配料，使第一種金屬和第二種金屬進(jìn)行放熱反應(yīng)，形成用于鑄造的熔體，并由此放熱反應(yīng)縮短獲取所述熔體所需要的時(shí)間和熔體在熔化坩堝中的停留時(shí)間，以減少由于熔體與熔化坩堝反應(yīng)而使熔體遭受的污染，e)將熔體從熔化坩堝澆注到一個(gè)鑄型中，以便當(dāng)熔體凝固時(shí)就形成所述的鑄件。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于還進(jìn)一步包括在將包含第二種金屬的熔融配料引入熔化坩堝之前預(yù)熱所述配料。
3.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述配料包括許多固態(tài)塊料的第一種金屬。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述塊料包括含第一種金屬的廢碎料。
5.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于包含第一種金屬和第二種金屬的配料在熔化坩堝中對(duì)圍繞熔化坩堝的感應(yīng)線圈供能而進(jìn)行加熱。
6.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過捅破熔化坩堝底部處的一個(gè)隔板使鑄型與熔化坩堝相通，從而使所述熔體借重力注入置于熔化坩堝下面的鑄型中。
7.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述熔體由反重力法注入置于熔化坩堝上方的鑄型中。
8.按權(quán)利要求7的方法，其特征在于還進(jìn)一步包括通過打破熔化坩堝底部的一個(gè)隔板而排出在反重力鑄造后剩留在熔化坩堝中的熔體。
9.按權(quán)利要求8的方法，其特征在于還進(jìn)一步包括通過打破隔板使一個(gè)置于熔化坩堝下面的激冷鑄型與熔化坩堝連通，以使剩余的熔體流入并凝固在激冷鑄型中。
10.一種制造鋁的金屬互化物鑄件的方法，包括以下步驟a)將包含一種固態(tài)金屬的配料置于一個(gè)熔化坩堝中，b)在另一個(gè)熔化坩堝中熔化包含鋁的另一配料，c)將包含鋁的熔融配料引入所述熔化坩堝中，使其與所述金屬配料接觸，d)加熱在熔化坩堝中包含有鋁和所述金屬的配料，使之進(jìn)行放熱反應(yīng)，形成用于鑄造的金屬間熔體，并由此通過放熱反應(yīng)縮短為獲得熔體所需要的時(shí)間和熔體在熔化坩堝中停留的時(shí)間，從而減少由于熔體與熔化坩堝反應(yīng)使熔體遭受的污染，以及e)將熔體從熔化坩堝中注入鑄型，使熔體凝固后就形成所述的鑄件。
11.按權(quán)利要求10的方法，其特征在于還進(jìn)一步包括在將熔融鋁引入熔化坩堝之前對(duì)所述配料預(yù)熱。
12.按權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述配料包括從鈦，鎳和鐵中選取的一種金屬。
13.按權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述配料包括該金屬的固態(tài)廢碎料。
14.按權(quán)利要求10的方法，其特征在于包括鋁和所述金屬的配料在熔化坩堝中通過對(duì)圍繞熔化坩堝的感應(yīng)線圈供能而受到加熱。
15.按權(quán)利要求10的方法，其特征在于通過打破熔化坩堝底部的一個(gè)隔板，使鑄型與熔化坩堝相通，熔體借重力澆注到置于熔化坩堝下面的鑄型中。
16.按權(quán)利要求10的方法，其特征在于熔體是借反重力澆注到置于熔化坩堝上面的鑄型中的。
17.按權(quán)利要求16的方法，其特征在于進(jìn)一步包括通過打破熔化坩堝底部處的一個(gè)隔板，將反重力鑄造后剩留在熔化坩堝中的熔體排出。
18.按權(quán)利要求17的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在打破所述隔板使一個(gè)設(shè)置在熔化坩堝下面的激冷鑄型與熔化坩堝相通的步驟，以使剩余的熔體流入并凝固在激冷鑄型中。
19.一種制造鈦鋁互化物鑄件的方法，包括以下步驟a)將包含固態(tài)鈦的配料置于一熔化坩堝中，b)在一真空、惰性氣體或者其它基本上不反應(yīng)的氣氛中將所述配料預(yù)熱到低于鈦的液相線溫度的高的溫度，c)在另一個(gè)熔化坩堝中熔化包括鋁的另一配料，d)將包含鋁的熔融配料引入所述熔化坩堝使之與鈦料接觸，e)加熱熔化坩堝中包括鋁和鈦的配料，使它們進(jìn)行放熱反應(yīng)，并形成用于鑄造的金屬間熔體，并由此通過放熱反應(yīng)縮短獲得所述熔體所需要的時(shí)間和熔體在熔化坩堝中的停留時(shí)間，以減少由于熔體與熔化坩堝反應(yīng)而使熔體遭到的污染，以及f)在一個(gè)真空、惰性氣體或基本上不反應(yīng)的氣氛中將熔體從熔化坩堝中澆注到一個(gè)鑄型中，以便在熔體凝固時(shí)形成所述鑄件。
20.按權(quán)利要求19的方法，其特征在于通過打破熔化坩堝底部的一個(gè)隔板使鑄型與熔化坩堝相通，而將熔體借重力澆注到置于熔化坩堝下面的鑄型中。
21.按權(quán)利要求19的方法，其特征在于熔體借反重力澆注到置于熔化坩堝上面的鑄型中。
22.按權(quán)利要求21的方法，其特征在于進(jìn)一步包括，通過打破熔化坩堝底部的一個(gè)隔板將反重力鑄造后的剩留熔體排出熔化坩堝。
23.按權(quán)利要求22的方法，其特征在于進(jìn)一步包括，在打破隔板后就將一個(gè)置于熔化坩堝下面的激冷鑄型與熔化坩堝連通，以使剩留的熔體流入并凝固在激冷鑄型中。
24.制造金屬間化合物鑄件的裝置，包括a)用于容裝包含第一種固態(tài)金屬的配料的第一熔化坩堝，b)用于熔化包含第二種金屬的配料的第二熔化坩堝，c)用于將包含第二金屬的熔融配料引入第一熔化坩堝使之與第一金屬配料接觸的裝置，d)用于加熱第一熔化坩堝中包含了第一金屬和第二金屬的配料使它們進(jìn)行放熱反應(yīng)而形成鑄造用的金屬間熔體的裝置，通過該放熱反應(yīng)縮短為獲得熔體所需要的時(shí)間和熔體停留在熔化坩堝中的時(shí)間，從而減少由于熔體與熔化坩堝反應(yīng)而使熔體受到的污染，e)用于將熔體注入鑄型以便在熔體凝固后形成鑄件的裝置。
25.按權(quán)利要求24的裝置，其特征在于用于澆注熔體的裝置包括用于打破第一熔化坩堝底部的一個(gè)隔板以使熔化坩堝與下面的一個(gè)鑄型相通從而借重力將熔體注入鑄型中的部件。
26.按權(quán)利要求24的裝置，其特征在于用于澆注熔體的裝置包括用于通過鑄型和熔體之間的一個(gè)澆注管將熔體反重力澆注到一個(gè)置于熔化坩堝上面的鑄型中的裝置。
27.按權(quán)利要求26的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括用于在熔體反重力注入鑄型后排出熔化坩堝中剩余熔體的裝置，這種排出裝置包括沿一方向移動(dòng)澆注管來打破熔化坩堝底部的隔板以釋放出其中的剩留熔體的裝置。
28.按權(quán)利要求27的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在熔化坩堝下面的且在隔板打破時(shí)與熔化坩堝相通的激冷鑄型，用于收容和在其中凝固的剩留熔體。
29.按權(quán)利要求24的裝置，其特征在于所述加熱裝置包括一個(gè)設(shè)置在熔化坩堝周圍的感應(yīng)線圈。
30.按權(quán)利要求24的裝置，其特征在于包括一個(gè)置于一耐火顆粒材料中的熔模鑄型。
31.按權(quán)利要求24的裝置，其特征在于包括防止熔體和鑄件與空氣發(fā)生有害反應(yīng)的裝置。
32.一種制造金屬間化合物鑄件的方法，包括以下步驟a)將包括金屬間材料的第一和第二金屬組份置于具有一個(gè)可破碎部件的熔化坩堝中，所述可破碎部件在破碎后使熔化坩堝與一個(gè)鑄型相連通，b)加熱熔化坩堝中的金屬，使它們反應(yīng)并形成加熱到澆注溫度的熔體，c)當(dāng)熔體位于澆注溫度時(shí)打破可破碎的部件，使熔體與鑄型相通，以便將熔體注入鑄型中。
33.按權(quán)利要求32的方法，其特征在于可破碎部件由一個(gè)捅口件沖擊它而被打破。
34.按權(quán)利要求33的方法，其特征在于捅口件放置在這樣一個(gè)位置上，在此處捅口件的一端位于被抽成低于環(huán)境壓力的熔化坩堝內(nèi)部而另一端位于處于環(huán)境壓力下的熔化坩堝外部，并設(shè)置了用于在接近另一端將桿保持住而防止它相對(duì)于熔化坩堝運(yùn)動(dòng)的裝置。
35.按權(quán)利要求34的方法，其特征在于所述的另一端在熔體處于澆注溫度時(shí)被釋放開，從而作用在所述另一端上的環(huán)境壓力使捅口件朝熔化坩堝方向移動(dòng)，促使所述一端沖擊并打破所述可破碎件。
36.按權(quán)利要求32的方法，其特征在于可破碎件是由在其兩側(cè)建立了足夠?qū)⑵浯蚱频膲毫Σ疃淮蚱频摹?br> 37.按權(quán)利要求36的方法，其特征在于所述壓力差是通過相對(duì)于所述鑄型對(duì)熔化坩堝加壓而建立的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造金屬間化合物鑄件的方法和裝置。按要求與空氣隔離的第一種固態(tài)金屬配料被置于一個(gè)熔化坩堝中，與第一種金屬能進(jìn)行放熱反應(yīng)的第二種金屬配料則在另一個(gè)熔化坩堝中進(jìn)行熔化。熔融的第二金屬注入到裝有第一種金屬配料的熔化坩堝中，使之與第一金屬接觸。在熔化坩堝中加熱第一和第二金屬使它們發(fā)生放熱反應(yīng)，形成可通過重力或反重力注入鑄型中的熔體。放熱反應(yīng)縮短了為獲得準(zhǔn)備注入鑄型中的熔體所需要的時(shí)間。
文檔編號(hào)B22D27/04GK1089530SQ9312148
公開日1994年7月20日 申請(qǐng)日期1993年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月30日
發(fā)明者G·D·錢德利, M·C·弗萊明斯 申請(qǐng)人:希欽拿制造有限公司